一种固定床催化剂装填方法和相应的反应测试方法技术

本发明专利技术公开了一种固定床催化剂装填方法和相应的反应测试。所述的反应测试为反应原料气中含有微量含硫组分气体的催化剂性能测试，本发明专利技术采用的固定床催化剂装填方法和反应测试方法能避免反应测试过程中含硫组分气体在稀释材料和石英砂材料表面的吸附以及合成气浓度的剧烈变化，该方法具有操作简单、可普遍适用于其他多组分高压反应的特点。适用于其他多组分高压反应的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种固定床催化剂装填方法和相应的反应测试方法

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[0001]本专利技术涉及一种适用于硫中毒实验的固定床催化剂装填方法和相应的反应测试方法。
[0002]专利技术背景：
[0003]以煤制合成气为原料(CO+H2)，通过费托合成反应可获得低碳烯烃、汽柴油馏分烃等重要的化工产品，这对清洁利用煤炭资源具有重要的意义。但是煤制合成气中通常会含有一定浓度的含硫组分(例如H2S)，虽然通过气体净化装置可以去除大部分含硫组分，但是合成气中剩余微量含硫组分仍然会使铁基费托合成催化剂中毒，导致其在反应过程中逐渐失活。因此，在铁基费托合成催化剂开发研究中，研究催化剂在反应过程中的抗硫中毒性能和失活机理具有十分重要的意义。
[0004]常规高压固定床反应器是常用的费托合成催化剂反应性能评价装置。在费托合成反应性能评价过程中，为了准确地研究微量含硫组分对催化剂反应性能的影响，需要等催化剂的反应性能达到稳定状态以后再引入一定含量的含硫组分气体。在此过程中，常规直接通入一定浓度的含硫组分气体的方法会导致实际反应气氛中CO或H2浓度的大幅变化，从而影响催化剂转化率的计算。另外，由于费托合成反应是一个强放热反应，通常会使用SiO2等材料与铁基催化剂混合以避免反应过程所产生的热点效应。但是现有研究结果表明，这些SiO2稀释材料以及在催化剂装填过程中所使用的石英砂材料都能吸附含硫组分气体(例如H2S)。上述所提到的这些因素将极大地延迟含硫组分气体在催化剂表面的吸附以及降低含硫组分气体在催化剂表面的吸附量，这显然会影响含硫组分气体及其浓度与催化剂活性和产物选择性间的关联，从而无法准确地获得含硫组分气体及其浓度对催化剂性能的影响规律。

技术实现思路
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[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种适用于反应原料气中含有微量含硫组分气体(例如H2S)的催化剂装填方式以及反应测试方法，避免含硫组分气体(例如H2S)在稀释材料和石英砂材料表面的吸附和合成气浓度的剧烈变化。该方法具有操作简单、可普遍适用于其他多组分高压反应的特点。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种固定床反应器催化剂装填方法，所述的固定床反应器用于反应原料气中含有微量含硫组分气体的催化剂性能测试，所述固定床反应器分别设置有上部进气口和下部出气口，所述催化剂装填方法包括如下步骤：
[0008]1)首先将稀释材料装填在固定床反应器的恒温区，并且上下分别用石英棉和石英砂固定；所述的稀释材料用于避免反应过程中所产生的热点效应；
[0009]2)将上部进气口和下部出气口分别与反应装置中的进气与出气单元相连，然后通入含硫组分气体或者含硫组分气体和原料组分气体的混合气，在此过程中，将反应器的温度逐步升高到温度T，所述温度T高于催化剂的活化温度和反应温度，在此温度条件下，处理
稀释材料直至其吸附饱和；在温度T条件下吸附饱和可以尽量防止所吸附的含硫组分气体在活化温度和反应温度下脱附；
[0010]3)处理完毕后，收集被含硫组分气体分子饱和吸附的稀释材料，按照所需的稀释比将催化剂与稀释材料均匀混合，得到催化剂混合物；
[0011]4)将步骤(3)得到的催化剂混合物重新装填在固定床反应器的恒温区；同时，催化剂混合物上部使用钢管做为支撑部件(可以减少在进气部分有其他材料大量吸附H2S)，而催化剂混合物下部仍然使用石英砂做为固定材料，从而完成催化剂的装填。
[0012]作为一种优选实施方案，所述的固定床反应器用于费托合成催化剂的性能测试，此时含硫组分气体为H2S。
[0013]进一步，所述的稀释材料为SiO2稀释材料。
[0014]进一步，所述的费托合成催化剂为Fe基催化剂。
[0015]进一步，步骤(2)中通入的是H2S和H2的混合气体。
[0016]进一步，温度T为280℃。
[0017]进一步，步骤4)中，固定床反应器按照从进气口到出气口的物料装填顺序为：钢管
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石英棉
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催化剂混合物
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石英棉
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石英砂
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石英棉。
[0018]进一步，步骤1)中，固定床反应器按照从进气口到出气口的物料装填顺序为：钢管
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石英棉
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稀释材料
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石英棉
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石英砂
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石英棉。
[0019]第二方面，本专利技术提供了一种固定床反应测试方法，所述的反应测试为反应原料气中含有微量含硫组分气体的催化剂性能测试，所述的反应测试方法采用的装置包括不含有杂质的反应原料气体钢瓶、含硫组分气体钢瓶、混合气罐A、混合气罐B和固定床反应器，所述固定床反应器分别设置有上部进气口和下部出气口，所述各原料组分气体钢瓶分别与混合气罐A和混合气罐B连接，所述含硫组分气体钢瓶与混合气罐B连接，所述混合气罐A和混合气罐B通过三通阀b与固定床反应器的进气口连接；所述固定床反应测试方法包括如下步骤：
[0020]1)首先将稀释材料装填在固定床反应器的恒温区，并且上下分别用石英棉和石英砂固定；所述的稀释材料用于避免反应过程中所产生的热点效应；
[0021]2)往固定床反应器中通入含硫组分气体或者含硫组分气体和原料组分气体的混合气，在此过程中，将反应器的温度逐步升高到温度T，所述温度T高于催化剂的活化温度和反应温度，在此温度条件下，处理稀释材料直至其吸附饱和；在温度T条件下吸附饱和可以尽量防止所吸附的含硫组分气体在活化温度和反应温度下脱附；
[0022]3)步骤2)处理完毕后，收集被含硫组分气体分子饱和吸附的稀释材料，按照所需的稀释比将催化剂与稀释材料均匀混合，得到混合物；
[0023]4)将步骤3)得到的混合物重新装填在固定床反应器的恒温区；同时，混合物上部使用钢管做为支撑部件，而混合物下部仍然使用石英砂做为固定材料，从而完成固定床反应器催化剂的装填；
[0024]5)按反应测试所需的反应原料气的组成，按比例通入各原料组分气体和微量含硫组分气体，并控制混合气体压力至反应压力，使其在混合气罐B中充分混合；
[0025]6)然后将三通阀b切换至混合气罐A一路，按照反应测试所需的反应原料气的组成，按比例通入各原料组分气体，通过混合气罐A对固定床反应器进行反应压力控制，同时
控制固定床反应器的温度进行反应；在反应测试过程中，待转化率趋向稳定后，将三通阀b切换至混合气罐B一路，同时调节流量使空速和各原料组分气体配比保持不变，进行含微量含硫组分气体的反应性能测试。
[0026]作为一种优选实施方案，所述的固定床反应器用于费托合成催化剂的性能测试，此时原料组分气体为H2和CO气体，含硫组分气体为H2S。
[0027]进一步，所述的稀释材料为SiO2稀释材料。
[0028]进一步，所述的费托合成催化剂为Fe基催化剂。
[0029]进一步，步骤(2)中通入的是H2S和H2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定床反应器催化剂装填方法，所述的固定床反应器用于反应原料气中含有微量含硫组分气体的催化剂性能测试，所述固定床反应器分别设置有上部进气口和下部出气口，所述催化剂装填方法包括如下步骤：1)首先将稀释材料装填在固定床反应器的恒温区，并且上下分别用石英棉和石英砂固定；所述的稀释材料用于避免反应过程中所产生的热点效应；2)将上部进气口和下部出气口分别与反应装置中的进气与出气单元相连，然后通入含硫组分气体或者含硫组分气体和原料组分气体的混合气，在此过程中，将反应器的温度逐步升高到温度T，所述温度T高于催化剂的活化温度和反应温度，在此温度条件下，处理稀释材料直至其吸附饱和；在温度T条件下吸附饱和可以尽量防止所吸附的含硫组分气体在活化温度和反应温度下脱附；3)处理完毕后，收集被含硫组分气体分子饱和吸附的稀释材料，按照所需的稀释比将催化剂与稀释材料均匀混合，得到催化剂混合物；4)将步骤(3)得到的催化剂混合物重新装填在固定床反应器的恒温区；同时，催化剂混合物上部使用钢管做为支撑部件，而催化剂混合物下部仍然使用石英砂做为固定材料，从而完成催化剂的装填。2.如权利要求1所述的固定床反应器催化剂装填方法，其特征在于：所述固定床反应器用于费托合成催化剂的性能测试，此时含硫组分气体为H2S。3.如权利要求1或2所述的固定床反应器催化剂装填方法，其特征在于：所述的稀释材料为SiO2稀释材料。4.如权利要求1或2所述的固定床反应器催化剂装填方法，其特征在于：所述的费托合成催化剂为Fe基催化剂。5.如权利要求1所述的固定床反应器催化剂装填方法，其特征在于：步骤4)中，固定床反应器按照从进气口到出气口的物料装填顺序为：钢管
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石英棉
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催化剂混合物
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石英棉
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石英砂
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石英棉；步骤1)中，固定床反应器按照从进气口到出气口的物料装填顺序为：钢管
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石英棉
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稀释材料
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石英棉
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石英砂
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石英棉。6.一种固定床反应测试方法，所述的反应测试为反应原料气中含有微量含硫组分气体的催化剂性能测试，所述的反应测试方法采用的装置包括不含有杂质的反应原料气体钢瓶、含硫组分气体钢瓶、混合气罐A、混合气罐B和固定床反应器，所述固定床反应器分别设置有上部进气口和下部出气口，所述各原料组分气体钢瓶分别与混合气罐A和混合气罐B连接，所述含硫组分气体钢瓶与混合气罐B连接，所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭中山，贾留洋，王峰，李正甲，姚楠，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：